直流スイッチング安定化電源の保護技術
DCスイッチングレギュレータで使用される高出力スイッチングデバイスはより高価であり、その制御回路はより複雑です。 さらに、スイッチングレギュレータの負荷は、一般に、高度に集積化された多数のデバイスが搭載された電子システムである。 トランジスタと集積デバイスは、電気衝撃や熱衝撃に対する耐性が低くなります。 したがって、スイッチングレギュレータの保護は、レギュレータ自体と負荷の安全性を考慮する必要があります。 保護回路
たくさんの種類がありますが、ここでは極性保護、プログラム保護、過電流保護、過電圧保護、低電圧保護、過熱保護などの回路を紹介します。 通常、いくつかの保護方法が選択され、組み合わせて完全な保護システムを形成します。
1極性保護
DC スイッチング レギュレータの入力は、通常、非安定化 DC 電源です。 スイッチング安定化電源は、誤操作や事故などにより極性を間違えると破損します。 極性保護の目的は、正しい極性で非安定化 DC 電源に接続された場合にのみスイッチング レギュレータが動作するようにすることです。 電源の極性保護は、一方向導通デバイスを使用することで実現できます。 最も単純な極性保護回路は総電流を入力するため、この回路は低電力スイッチングレギュレータにより適しています。 より高い電力の場合、極性保護回路はプログラム保護のリンクとして使用され、電力を節約できます。
極性保護に必要な高出力ダイオードも電力損失を削減します。 操作の便宜上、極性が正しいかどうかを簡単に識別できます。
2 プログラムの保護
スイッチング安定化電源の回路は比較的複雑で、基本的に低電力制御部と高電力スイッチング部に分けることができます。 スイッチングトランジスタは高出力です。 電源のオン/オフ時にスイッチングトランジスタの安全を保護するために、変調器やアンプなどの低電力制御回路が最初に動作する必要があります。 この目的のために、正しいブート手順を保証します。 スイッチングレギュレータの入力端子には、通常、小さなインダクタと大きなコンデンサを備えた入力フィルタが接続されます。 電源投入の瞬間、フィルタコンデンサには通常の入力電流の数倍にもなる大きなサージ電流が流れます。 このような大きな突入電流により、通常の電源スイッチの接点やリレーの接点が溶断したり、入力ヒューズが切れたりする可能性があります。 さらに、突入電流によってコンデンサが損傷し、寿命が短くなり、早期故障が発生する可能性があります。 このため、起動時には電流制限抵抗を接続する必要があり、この電流制限抵抗を介してコンデンサが充電されます。 電流制限抵抗が過度の電力を消費してスイッチングレギュレータの通常動作に影響を与えないように、起動過渡プロセスが終了した後、リレーを使用して自動的に電流制限抵抗を短絡します。電源はスイッチングレギュレータに直接電力を供給します。 。 この回路をスイッチングレギュレータの「ソフトスタート」回路と呼びます。
3 過電流保護
負荷短絡や過負荷、制御回路の故障などの事故が発生すると、ボルテージレギュレータ内のスイッチングトランジスタに流れる電流が大きくなり、真空管の消費電力が増加し、発熱が発生します。 過電流が流れていない場合
保護装置、高出力スイッチングトランジスタが損傷する可能性があります。 したがって、スイッチングレギュレータでは過電流保護が一般的に使用されます。 最も安価で簡単な方法はヒューズを使用することです。 トランジスタの熱容量が小さいため、通常のヒューズでは保護の役割を果たすことができず、一般的には高速ヒューズが使用されます。
速断ヒューズ。 この方法には保護が容易であるという利点がありますが、特定のスイッチング トランジスタの安全な動作領域の要件に従ってヒューズの仕様を選択する必要があります。 この過電流保護手段の欠点は、ヒューズを頻繁に交換する必要があるという不便さです。 リニアレギュレータで一般的に使用される電流制限保護および電流遮断保護は、スイッチングレギュレータにも適用できます。 ただし、スイッチングレギュレータの特性上、この保護回路の出力はスイッチングトランジスタを直接制御することができず、過電流保護の出力をパルス指令に変換して変調器を制御し、スイッチングトランジスタを保護する必要があります。 過電流保護を実現するには、一般的に回路内でサンプリング抵抗を直列に接続する必要があり、電源効率に影響を与えるため、主に小電力スイッチングレギュレータで使用されます。 大電力スイッチング安定化電源では消費電力を考慮し、サンプリング抵抗の接続は極力避けてください。 したがって、過電流保護は通常、過電圧および不足電圧保護に変換されます。
4 過電圧保護
スイッチングレギュレータの過電圧保護には、入力過電圧保護と出力過電圧保護が含まれます。 スイッチング電圧レギュレータが使用するバッテリや整流器などの非安定化 DC 電源の電圧が高すぎると、スイッチング電圧レギュレータが正常に動作できなくなり、内部デバイスが損傷する場合もあります。 したがって、入力過電圧保護回路を使用する必要があります。 トランジスタとリレーで構成される保護回路。
5 不足電圧保護
出力電圧が規定値より低い場合は、入力直流電源、スイッチングレギュレータ内部、または出力負荷に異常があることを意味します。 入力 DC 電源電圧が指定値を下回ると、
スイッチング レギュレータの出力電圧が低下し、入力電流が増加すると、スイッチング トランジスタと入力電力の両方が危険にさらされます。 したがって、不足電圧保護を設定する必要があります。 簡単な低電圧保護
